高中生物蘇教版遺傳與進化第五章生物的進化第二節(jié)生物進化和生物多樣性_第1頁
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文檔簡介

《種群基因頻率的改變與生物進化》教案周曉強

江蘇省蘇州實驗中學(xué)

【教學(xué)目標(biāo)】1.知識目標(biāo)(1)使學(xué)生能夠解釋種群、基因庫、基因頻率、基因型頻率等基本概念。(2)理解種群、突變和基因重組、自然選擇在生物進化中的作用(3)學(xué)會用數(shù)學(xué)方法探究種群基因頻率的改變與生物進化的關(guān)系,理解生物進化的本質(zhì)(4)能夠說明現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容其中重點是理解種群、突變和基因重組、自然選擇在生物進化中的作用,難點是種群基因頻率的改變與生物進化的關(guān)系,理解生物進化的本質(zhì)。2.能力目標(biāo)運用數(shù)學(xué)方法探究種群基因頻率的改變與生物進化的關(guān)系,理解生物進化的本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生自我探究的能力。3.情感目標(biāo)通過生物進化知識的講解,讓學(xué)生知道生物與環(huán)境的關(guān)系,以建立保護環(huán)境的意識。同時能夠聯(lián)想到自己,應(yīng)該努力學(xué)習(xí),以適應(yīng)不斷變化的社會。【教學(xué)過程】

導(dǎo)入:通過上一節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道現(xiàn)代生物進化理論是由達爾文的自然選擇學(xué)說為核心發(fā)展而來的!還記得達爾文的自然選擇學(xué)說內(nèi)容嗎?學(xué)生:每種的生物都具有很強的繁殖能力,有限的生存資源導(dǎo)致生存斗爭,由于個體間存在差異,在斗爭中具有有利變異的個體會有更多的生存機會,這種有利的變異會通過遺傳逐代積累,推動生物向前進化。老師:達爾文認為,自然選擇是一個長期的、緩慢的、連續(xù)的過程

,使得物種變異被定向著向一個方向積累,于是性狀逐漸和原來祖先不同了,這樣物種形成了。真所謂:“物競天擇,適者生存?!边_爾文的自然選擇為何要發(fā)展?局限性?1、對生物進化的解釋局限于個體水平2、對遺傳和變異本質(zhì)不能做出科學(xué)解釋3、強調(diào)物種形成是漸變的結(jié)果,不能解釋物種大爆發(fā)過渡:進化的單位為何不是個體,而是種群?

遺傳和變異的本質(zhì)是什么?這對解釋進化有何幫助?

好!我們今天就一起來學(xué)習(xí)現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容之種群基因頻率的改變與生物的進化。我們從一個案例開始現(xiàn)代生物進化理論的學(xué)習(xí)。案例:在某一昆蟲種群中,突變出少量的綠色昆蟲,那么綠色會隨著綠色昆蟲的死亡而消失嗎?一般不會,綠色會隨著綠色昆蟲的交配行為將綠色這樣一個優(yōu)良性狀在種群中保留下來。所以進化的基本單位是種群,而是不個體。討論個體的進化是沒有任何意義的。有利性狀會隨著個體的死亡而消失,而種群則可以生生不息!老師:講解種群種群:生活在一定區(qū)域的同種生物的全部個體。學(xué)生:結(jié)合自己生活實踐舉例判斷:①池塘中所有的魚

②在繁殖的季節(jié)里,某池塘里的所有青蛙思考:若種群中沒有變異,從進化角度會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?過渡:沒有變異就沒有進化,變異為進化提供了可能。準(zhǔn)確的講:突變和基因重組為進化提供原材料。疑問一:基因突變的頻率很低,為什么可以為生物進化提供原材料?解答:也許這道數(shù)學(xué)計算題可以解答我們的疑問。果蠅約有104對基因,假定每個基因的突變率都是10-5,若一個中等數(shù)量的果蠅種群(約有108個個體),那每一代出現(xiàn)基因突變數(shù)是多少呢?疑問二:基因突變大多是有害的,為什么可以為生物進化提供原材料?解答:突變的有害、有利并不是絕對的,它取決于生物所處的生物環(huán)境。如經(jīng)常刮海風(fēng)的島上,具有殘翅的昆蟲反而是紗裙優(yōu)勢的??偨Y(jié)過渡:突變和基因重組為進化提供原材料,這里原材料就是指變異產(chǎn)生的各種性狀,有有利的,有不利的,所以變異是不定向,但是環(huán)境只會選擇其中有利的性狀,所以自然選擇是定向的,這種有利的變異在自然選擇的推動下,通過遺傳逐代積累,實現(xiàn)生物進化。所以,自然選擇決定生物進化的方向。至此,我們已經(jīng)從表面上了解現(xiàn)代生物進化理論的主要內(nèi)容,下面我們由表及里地去了解進化的本質(zhì)是什么?為了更好地探究生物的本質(zhì)我先來介紹一組概念。1、

基因庫:一個種群中全部個體所含有的全部基因2、

基因頻率:在一個種群基因庫中,某個基因占全部等位基因的比率3、

基因型頻率:在一個種群中,某種基因型個占這個種群個體數(shù)的比率例題講解:某昆蟲種群100個體,其中翅色為綠色的AA30個,

Aa60個,褐色的aa10個,請求出相應(yīng)基因(型)頻率學(xué)生計算:基因型頻率:AA%=30

÷100=30%

Aa:60%,aa:30

%基因頻率:A=(30*2+60)÷(100*2)=60%

A=40%所以,基因頻率與基因型頻率不是一個概念。學(xué)生探究一:在理想的狀態(tài)下,種群的基因頻率變化嗎?假設(shè)某昆蟲種群中,翅色綠色(A)和褐色(a)為一對相對性狀,且符合以下五個條件,(1)非常大、(2)所有雌雄個體之間都能自由交配產(chǎn)生后代、(3)沒有遷入和遷出、(4)自然選擇對該性狀不起作用、(5)基因A和a不發(fā)生突變,根據(jù)孟德爾的分離定律計算,完成表格:親代基因型的頻率AA(36%)Aa(48%)aa(16%)配子的比率A(

)A(

)a(

)a(

)合并A(

)、a(

)子一代基因型頻率AA(

)Aa(

)aa(

)子一代基因頻率A(

)a(

)思考1:子二代種群中基因頻率與子一代有變化嗎?子三代呢?若干代后呢?思考2:上述計算結(jié)果是建立在五個假設(shè)條件基礎(chǔ)上的,對于自然界的種群來說,這五個條件都成立嗎?這會意味著什么呢?學(xué)生探究二:背景信息:19世紀(jì)時,曼徹斯特的工業(yè)不怎么發(fā)達,樹干上長滿了地衣。到了20世紀(jì)時工業(yè)發(fā)達了,工廠排出的煤煙使地衣不能生存,結(jié)果樹皮裸露并被熏成黑褐色。樺尺蠖的體色受一對等位基因S和s控制,黑色(S)對淺色(s)是顯性的。在19C中葉以前,樺尺蠖幾乎都是淺色型的,該種群中S基因的頻率很低,在5﹪以下。到了20C中葉,黑色型的樺尺蠖卻成了常見的類型,S基因的頻率上升到95﹪以上。創(chuàng)設(shè)情境:1870年,樺尺蠖種群的基因型頻率如下:SS是10%,Ss是20%,ss是70%。在樹干變黑這一環(huán)境條件下,使得

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